低温气动喷涂技术（Cold gas dynamic spray，CGDS，又称作冷喷涂技术）是 20 世纪末期才发展起来的一项表面工程技术。20 世纪 80 年代中期，前苏联科学院西伯利亚分院理论与应用力学研究所的科学家们在进行宇宙微粒对航天器影响的模拟试验中，发现当示踪粒子的速度超过某一数值时，粒子会牢固得沉积在靶材表面，形成一种类似涂层的表面覆盖物。于是他们 对此现象进行研究，于 1990 年提出了“低温气动喷涂”的概念，并迅速在上世纪 90 年代初形成了实用的低温气动喷涂专利技术。
作为一种先进的表面工程及加工工艺，低温气动喷涂技术在航空工业领域内有着广阔的应用空间。它可以用来制备航空发动机涂层及航空武器的功能涂层，对受损的航空器部件进行修复，或者直接通过喷涂成形技术制造航空器部件。目前，低温气动喷涂技术已成为国际热喷涂领域里的研究热点之一，并在俄罗斯、美国、德国、日本等国取得了快速发展。近几年来国内的一些研究机构如中国科学院金属研究所、北京科技大学、北京航空材料研究院、西安交通大学、西北工业大学、重庆大学、大连理工大学、宝山钢铁股份有限公司技术中心前沿技术研究所以及哈尔滨焊接研究所等，都相继开展了对该项技术的研究。
低温气动喷涂技术形成涂层的过程如图所示。首先将粉末颗粒从轴向送入喷枪，在喷枪内与预先加热过的并由 Laval 管喷嘴中加速后的高压气体混合，在超声速气流（300～1200 米/秒）的拖拽作用下，粉末粒子经此加速后去撞击基体，通过产生较大的塑性变形而沉积于基体表面形成涂层。由于粉末颗粒在整个过程中的温度是低于其熔点的，故称为低温气动喷涂。
与传统的热喷涂技术相比，该技术在喷涂过程中具有不氧化、不相变、对喷涂材料及基体的热影响小、可以保持喷涂粒子的各种微观组织和特征等优点。因此随着低温气动喷涂技术的不断成熟，该技术已经被广泛应用，在航空工业领域内目前主要体现在以下两个方面。
表面处理及防护
低温气动喷涂技术可在钢、铝、钛、镁等航空用合金材料表面制备涂层，由于是在高压气流的作用下撞击所得，涂层的孔隙率非常小，结合强度高。很多科研机构都对此进行了研究。美国陆军研究室（ARL）与海军航空站（NAD）合作，分别在 ZE41A-T5 镁合金和碳钢基体上以低温气动喷涂技术制备纯铝涂层，以 ASTM-B117 标准进行盐雾试验，在 ZE41A-T5 镁合金上制备的铝涂层耐蚀性超过 1000 小时，结合强度达到 71.3MPa，在碳钢基体上制备的铝涂层盐雾试验可达到 7000 小时以上。北京航空材料研究院与空客公司合作在 300M 钢基体上分别采用低温气动喷涂技术制备的锌镍复合涂层和铝锌复合涂层，盐雾试验同样证明低温气动喷涂涂层可有效地提高基体的耐蚀性。在大力推行绿色环保表面处理技术的今天，低温气动喷涂技术可替代电镀技术对航空零部件进行抗腐蚀防护。
另外，低温气动喷涂技术还可以应用于对热障涂层的保护。航空器发动机的热障涂层通常是用来保护发动机上的热端金属部件，增加金属部件的耐久能力，从而提高发动机性能。Pratt&Whitney Space Propulsion 与 ASB Industries 合作在发动机不锈钢燃料出口总管表面制备了一层铜涂层，使总管与高温燃气隔绝，可降低了其表面温度。
零件维修
美国空军曾明确提出，结构及设备等严重、广泛的损伤已成为当前航空装备头等重要的安全问题。而低温气动喷涂技术自上世纪 90 年代发明后，由于制备的涂层结合强度高，对基体材料疲劳寿命无影响，层间应力低，且主要为压应力，因此可制备厚涂层甚至是块体材料，被广泛认为十分适合应用在零件尺寸修复。由于设备操作简单便携，可进行现场施工，甚至无需将零件进行拆卸，各国军方对此技术都非常重视。
自上世纪末，美国军方投重金大力发展该技术，除成立专门的低温气动喷涂修复中心外，还与四所大学进行合作，共同推进其工业化应用。目前美军的 11 艘航母，包括 1 艘“企业”号航母和 10 艘“尼米兹”级航母，舰上均配备有多辆携带新型低温气动喷涂设备的轻型卡车作为舰上快速修复设备，以保障航母上舰载飞机的舰上维修需求。俄罗斯、德国、加拿大、英国、日本以及韩国的研究所及公司也都基本完成了对各类零件的实际修复以及用于修复的便携式设备的开发。
目前，低温气动喷涂技术所修复的航空零件主要为铝合金、镁合金及铝锂合金的非结构件。美国军方研究实验室（U.S.Army Research Lab，ARL）采用低温气动喷涂技术对“阿帕奇”直升机铝合金桅杆支座的修复进行了研究，并采用 Al 粉对支座磨损部位进行了喷涂修复，实验显示采用 Al 粉修复后的基材疲劳性能无降低，且中性盐雾 7000h 后基材未见明显腐蚀。此外，加拿大 National Research Council 的研究人员对喷涂后铝涂层的表面进行微弧氧化处理，可得到硬度大于 1000Hv 的硬化层，进一步大幅提升零件的耐磨性能。波音公司也开始了低温气动喷涂技术修复 Alclad 铝合金损伤的研究工作。
而在镁合金的修复领域，为了增加镁合金的使用寿命、降低维修成本。美国ARL首先在ZE41A镁合金表面，制备了结合强度可达 40MPa、孔隙率小于 0.5%、耐盐雾试验达 2400h 且对镁合金疲劳无影响的铝涂层，并且发现当 Al 粉纯度较高时，所制得的铝涂层与镁合金之间电偶腐蚀电流小于 0.1A/cm2。随后，ARL 采用低温气动喷涂铝的方式对 H-60 变速箱（ZE41A）的修复进行了应用研究，得到了令人满意的效果。美国西科斯基航空维修中心的数据显示，目前，H-60 和H-53 型直升机上平均每年有 598 件镁合金变速箱进行大修，其中约 33%的变速箱由于严重的腐蚀和损坏需要更换，以 2 万美元/件计算，更换所需费用为 400 万美元/年，而采用低温气动喷涂技术可对其中 60%进行有效修复的话（每件喷涂铝费用 1500 美元/件），每年可节约 222 万美元的费用。
开展低温气动喷涂研究较早的国家，诸如美国、俄罗斯，目前正着力于推动该技术在航空领域内的产业化，现已经实现了制备航空发动机涂层，制备航空武器功能涂层，对受损的航空器部件进行修复等实用化目标。更值得一提的是，美国军方于 2008 年批准了第一个冷喷涂技术军工标准，这更为低温气动喷涂技术在航空工业上的推广应用提供了支持。与国外相比，国内的低温气动喷涂的研究及应用还处于起步阶段，主要还集中在实验室阶段对冷喷涂涂层组织结构及性能的表征分析，在航空工业领域内，主要是以航空需求和型号应用为背景开展研究，侧重于对耐腐蚀涂层，耐磨涂层以及针对新型装备使役中的铝合金，镁合金磨损部件修复强化等问题的研究。
北京航空材料研究院与俄罗斯科学院合作率先引进了低温气动喷涂原理机，在表面防护及零件修复方面开展了大量的基础研究工作，在钢、铝、钛、镁及铝锂合金表面制备了低温气动喷涂涂层，并对飞机铝合金、镁合金及铝锂合金的部分零部件进行了尺寸恢复，致力于推进冷喷涂技术快速修复的工业化应用。作为一项有着巨大应用潜力的新技术，低温气动喷涂技术在航空工业领域内有着广阔的应用空间，它必将开创涂层制备技术在航空工业领域内的新时代。
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